高速磁悬浮列车电磁场讨论论文 摘要:采纳有限元法讨论了高速磁悬浮列车的悬浮和推动电磁场,重点讨论了车辆在不同运行条件下悬浮力和推力的变化规律,并得出了经验公式。分析和计算结果表明,悬浮力和推力的大小与功角有关,并且由于定子齿槽和材料不连续的影响,悬浮力和推力都存在六倍频的波动。 关键词:磁悬浮列车;直线同步电机;电磁场分析;有限元法;模拟计算 常导高速吸浮型磁悬浮列车是一个典型的直线同步电机对象,而且又有别于一般的直线同步电机。其长定子轨道上的初级线圈采纳三相沟通激磁,悬浮电磁铁上的次级线圈采纳直流激磁,而且次级磁极上也有齿槽,用于设置发电绕组,因此其磁场分布极为复杂。其悬浮力和推力不仅受到转子电流、定子电流和气隙宽度的影响,而且受到定子齿槽、发电齿槽、功角等因素的影响,因此深化分析悬浮力和推力与这些因素的关系对于保证悬浮和推动的可靠性有着十分重要的意义。尽管国内外学者图 1 常导高速磁悬浮列车中直线同步电机的结 构 示 意 图 对 于 直 线 同 步 电 机 的 磁 场 分 布 已 作 了 许 多Fig.1Thestructurediagramoflinearsynchronousmotorin 讨论[5],但是对于高速磁悬浮列车电磁场normalconductedhighspeedmagneticlevitationvehicle 分 布的系统讨论尚未见到详细的报道。为此我们应用大型有限元分析软件 ANSYS,从分析气隙磁场的分布入手,采纳空间离散手段,对常导高速磁悬浮列车的电磁场进行了比较全面的分析和计算,获得了一些与文献报道和以往试验数据相符的结果[1]。 1 常导吸浮型高速磁悬浮列车中直线同步电机的结构 常导磁悬浮列车所用的直线同步电机的结构如图 1,它属于单边长定子直线同步凸极电动机。长定子由地面上的轨道构成,转子由车载电磁铁构成。转子绕组中加有直流电流,形成悬浮磁场,与定子作用产生悬浮力。而长定子绕组中通有三相沟通电,形成行波磁场与车载电磁铁的磁极相互作用,从而产生推力[1]。 2 有限元模型的建立 所讨论磁悬浮列车的每节车厢上有 7 个悬浮电磁铁组合,分布在车厢的两侧。每个悬浮电磁铁组合由 6 对悬浮电磁铁构成。定子(轨道)的厚度为 90mm,极距 τ=258mm。定子轨道上的线圈匝数为1,通三相沟通电;悬浮电磁铁上的线圈匝数为 270,通直流电。由于在实际情况中,定子(轨道)的长度远大于转子(悬浮电磁铁)的长度,并且定子(轨道)和转子(悬浮电磁铁)沿垂直于车辆运动方向(z 方向)的每一横截面的形状均相同,因此我们采纳 2-D ...
